אריזת אוכללרוב נבנה במיוחד כדי לשמור על טריות המוצרים על ידי בידודם מלחות, חמצן ואפילו אור. עם זאת, אריזות חזקות ואטומות היטב יכולות להיות גם קשה לצרכנים לפתוח. כתוצאה מכך, יצרני אריזות לפעמים מבקיעים או מחוררים חורים באריזות כדי להקל על פתיחתן. עבור מספר רב של יצרני גביעי גלידה,לייזרים CO2הם כעת טכנולוגיה הכרחית להשגת ניקוב חבילה מדויקת במהירות גבוהה.
אתגר האריזה
ביישום הספציפי הזה, קונוסים מלאים בגלידה נארזו בחומר העשוי מנייר בעובי 70-80 מיקרון, שהיה מצופה בצד אחד בשכבת סרט אלומיניום בעובי של כ-20 מיקרון. על מנת להקל על פתיחת אריזה זו, היצרן מחורר חורים בשכבת הנייר תוך השארת שכבת האלומיניום ללא נגיעה. שמירה על שכבת האלומיניום נחוצה לשמירה על היציבות המכנית של האריזה תוך הימנעות מפגיעה בתפקוד האריזה לבודד אותה מלחות וחמצן.
כאשר יצרן אריזות קינוחים בקנה מידה גדול מפתח תחילה תהליך ניקוב, מוצהר בבירור שכל גישה חדשה צריכה לתת מענה למספר קריטריונים חשובים. ראשית, יש לשלב את תהליך הניקוב בקו ייצור קיים בו מועברות קופסאות על גבי מסוע בקצב של שלוש בשנייה. שנית, תהליך הניקוב צריך להוסיף רק עלות יחידה קטנה מאוד למוצר. לבסוף, התהליך החדש לא יכול היה לשנות את צבע הנייר או לגרום לפירורים גלויים, דבר שייצור תפיסה שלילית של המזון אצל הצרכן.
יצרן האריזות הבין מיד שאף אחת מהשיטות המכניות הקיימות לא עומדת בכל המגבלות הללו. בפרט, אף אחד מכלי החיתוך המסורתיים לא הצליח להשיג את רמת הדיוק הזו על מסוע במהירות גבוהה. אז החברה פנתה למוצר לפיתוח מערכות לייזר,מערכת ניקוי הלייזר, לפתרון.
פתרון לייזר CO2
פותחה ממערכת ניקוי לייזר, מערכת ניקוב החבילה משלבת GEM Coherent-100 עם אופטיקה של מיקוד ומערכת סריקה גלוונומטר דו-ממדית. ה-GEM-100 הוא לייזר רציף עם הספק מוצא של 100W, והוא גם מתכוונן ברוחב הדופק, עם אפנון רוחב דופק של 60% עד 80% מחזור עבודה נועד ליצור קווים מקווקוים על המוצר במקום רציף קווים כתובים מוצקים. הלייזר משמש במגוון יישומים, כגון נייר, קרטון, קרטון וקרטון.
בפגישת העיבוד, הנייר הוא משולשים שטוחים. הלייזר חותך עקומה חלקה עם שני "קווי עזר" נוספים בסוף כל קו (כדי לעזור להתחיל את הקרע בדיוק בנקודה הנכונה). עקומה מחוררת זו הופכת לקו ישר לאחר גלגול הסדין והדבקה לצורת החרוט הסופית.
מהירות המסוע היא כ-1 מטר/שנייה ונשארת קבועה, הסורק מפצה על תנועה זו וחותך את המוצר תוך כדי תנועה. מכיוון שעוצמת הלייזר קבועה (רק מחזור העבודה של הלייזר משתנה, ושיא ההספק קבוע), מהירות הסריקה היא המשתנה הפועל היחיד. אם החיתוך עמוק מדי או רדוד מדי, ניתן לשנות את מהירות הסריקה כדי לייעל מחדש את התהליך.
דברים שכדאי לקחת בחשבון עם לייזרים
לייזר CO2 נבחר עבור יישום זה מכיוון שאורך הגל הפלט של 10.6-מיקרון שלו נספג בקלות על ידי הנייר ומשתקף מאוד על ידי האלומיניום. זה הופך את זה לפשוט וקל יותר לחתוך לחלוטין את שכבת הנייר תוך השארת שכבת האלומיניום ללא נגיעה.
לייזר GEM-100 של Coherent מציע יתרונות מיוחדים. ראשית, מבנה מוליך הגל המקופל שלו הופך אותו לקומפקטי מאוד (ביחס להספק המוצא שלו), מכיוון שהמקום הוא שיקול מרכזי. שנית, זה נותן יציבות חשמל של ±3% מספיק מתחת ל-±5% בתוך חלון העיבוד הנדרש. מדד היציבות מושג על ידי מערכת קירור מים יעילה ביותר המפחיתה עיוות תרמי של חלל התהודה, ול-GEM-100 יש גם חלל תהודה ארוך השומר על מספר רב של מצבי אורך המתרחשים בו-זמנית, וממזער עוד יותר את תנודות ההספק עקב כל שינוי במצב.
חלל הקיפול הארוך של הלייזר והעיצוב האופטי המוגן בפטנט מביאים לאיכות דפוס כתמים טובה, מה שמבטל את נחשולי החשמל בצד המתח התחתון של הנקודה שיחרכו במקום לחתוך את הנייר. גורם נוסף המונע חריכה הוא זמני העלייה והצניחה המהירים של הדופק. זמן העלייה של לייזר מסוג זה הוא מהיר באופן טבעי, אך זמן הנפילה חייב להיות נשלט על ידי ערבוב גזים ולחץ, ובלייזר GEM-100 אלה עברו אופטימיזציה ספציפית כדי לתת זמני נפילת דופק קצרים, ובכך לבטל הפסקת הכוח הארוכה שעלולה להוביל לחריכה.
לסיכום, ניקוב הלייזר אפשר ליצרני האריזות לשפר את חווית הצרכן של המוצרים שלהם מבלי להגדיל מהותית את עלויות הייצור. זה יהיה לא מעשי ליישם תהליך זה בשיטות שאינן לייזר, ורק לייזרים CO2 מסוגלים לממש את השילוב ההכרחי הזה: של מאפייני פלט, מאפיינים פיזיים והעלות הכוללת של בעלות כדי להפוך את היישום הזה למצליח.
